DE10029579B4 - Method for orienting the load in crane installations - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Orientierung der Last in Krananlagen (1), bei dem die an Seilen aufgehängte Last um einen bestimmten absoluten Winkel (γ) mit einem Drehwerk, das zwischen der an der Seilaufhängung (2) angeordneten Unterflasche (4) und dem Lastaufnahmemittel (3) angeordnet ist und zum Drehen der Last dient, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung für das Drehwerk Torsionsschwingungen der Last unterdrückt, wobei als Eingangsgröße die absolute Drehwinkelgeschwindigkeit (γ .) über einen Gyroskopsensor gemessen wird, die Winkelposition (c) des Drehwerks und die Seillänge (lS) gemessen werden und auf den Stelleingang zurückgeführt werden.Method for orienting the load in crane installations (1), in which the load suspended on ropes is moved by a specific absolute angle (γ) with a slewing mechanism arranged between the lower bracket (4) arranged on the cable suspension (2) and the load receiving means (3) is arranged and used for rotating the load, characterized in that a control for the slewing suppresses torsional vibrations of the load, as input the absolute rotational angular velocity (γ.) Via a gyroscope sensor is measured, the angular position (c) of the slewing gear and the rope length ( l S ) are measured and returned to the control input.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Orientierung der Last in Krananlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for orienting the load in cranes according to the preamble of claim 1.

Um einen effizienten Materialfluß zu gewährleisten, sind die meisten Krane mit einem besonderen Lastaufnahmemittel an der Unterflasche des Lastseiles ausgerüstet. Das Lastaufnahmemittel variiert in Abhängigkeit von den Gütern, die transportiert werden sollen. Beispielsweise dient ein Containerspreader als Lastaufnahmevorrichtung für Container. Soweit es sich bei dem Transportgut um ein asymmetrisches Objekt handelt, ist eine Orientierung der Last am Zielpunkt erforderlich. Unter Orientierung versteht man, daß die Last am Zielpunkt um einen definierten Winkel gedreht wird. Hierzu wird im Lastaufnahmemittel zwischen Seilaufhängungspunkt und der Greifvorrichtung für die Last ein Drehwerk eingebaut.To ensure efficient material flow, most cranes are equipped with a special load handling attachment on the bottom strap of the load rope. The load handling means varies depending on the goods to be transported. For example, a container spreader serves as a load handling device for containers. As far as the cargo is an asymmetrical object, an orientation of the load at the destination point is required. Orientation means that the load at the target point is rotated by a defined angle. For this purpose, a slewing gear is installed in the load receiving means between the cable suspension point and the gripping device for the load.

Wird nun ein derartiges Drehwerk betätigt, so kann durch zu schnelles Drehen der Last eine Torsionsschwingung hervorgerufen werden, die von einem geübten Kranfahrer durch eine gezielte Gegenbewegung des Drehwerkes gedämpft werden kann. Dabei hängt es von der Erfahrung und dem Geschick des jeweiligen Kranfahrers ab, wie schnell er eine derartige Torsionsschwingung ausgleichen kann. Beispielsweise kann bei entsprechender Windbelastung eine entsprechenden Torsionsschwingung auch von außen angeregt werden. Diese überlagerten Torsionschwingungen können nur sehr schwer vom Kranfahrer ausgeglichen werden.Now, if such a slewing actuated so can be caused by too fast rotation of the load a torsional vibration, which can be damped by a skilled crane operator by a targeted countermovement of the slewing gear. It depends on the experience and the skill of the crane operator, how quickly he can compensate for such a torsional vibration. For example, with appropriate wind load, a corresponding torsional vibration can also be excited from the outside. These superimposed torsional vibrations are very difficult to be compensated by the crane operator.

Bekannt sind bereits Verfahren zur Unterdrückung von Pendelschwingungen bei Lastkranen.Methods are already known for the suppression of pendulum vibrations in load cranes.

So beschreibt die DE 127 80 79 A eine Anordnung zur selbsttätigen Unterdrückung von Pendelungen einer mittels eines Seiles an einem in waagerechter Ebene bewegbaren Seilaufhängepunkt hängenden Last bei Bewegung des Seilaufhängepunktes in mindestens einer waagerechten Koordinate, bei der die Geschwindigkeit des Seilaufhängepunktes in der waagerechten Ebene durch einen Regelkreis in Abhängigkeit von einer von dem Auslenkwinkel des Lastseiles gegen das Endlot abgeleiteten Größe beeinflusst wird.That's how it describes DE 127 80 79 A an arrangement for the automatic suppression of oscillations of a suspended by means of a rope at a movable level rope suspension point load on movement of Seilaufhängepunktes in at least one horizontal coordinate, wherein the speed of Seilaufhängepunktes in the horizontal plane by a control loop as a function of one of the Auslenkwinkel of the load rope against the Endlot derived size is influenced.

Die DE 20 22 745 A zeigt eine Anordnung zur Unterdrückung von Pendelschwingungen einer Last, die mittels eines Seiles an der Katze eines Kranes aufgehängt ist, deren Antrieb mit einer Drehzahleinrichtung und einer Wegregeleinrichtung ausgestattet ist, mit einer Regelanordnung, die die Katze unter Berücksichtigung der Schwingungsperiode während eines ersten Teils des von der Katze zurückgelegten Weges derart beschleunigt und während eines letzten Teils dieses Weges derart verzögert, daß die Bewegung der Katze und die Schwingung der Last am Zielort gleich zu Null werden.The DE 20 22 745 A shows an arrangement for the suppression of pendulum vibrations of a load suspended by means of a rope on the cat of a crane, the drive is equipped with a speed device and a Wegregeleinrichtung, with a control arrangement, the cat taking into account the period of oscillation during a first part of so accelerated and retarded during a last part of this path, that the movement of the cat and the vibration of the load at the destination immediately become zero.

Aus der DE 321 04 50 A1 ist eine Einrichtung an Hebezeugen für die selbsttätige Steuerung der Bewegung des Lastträgers mit Beruhigung des beim Beschleunigen oder Abbremsen der an ihm hängenden Last auftretenden Pendels der Last während eines Beschleunigungs- bzw. Abbremszeitintervalles bekannt geworden. Die Grundidee beruht auf dem einfachen mathematischen Pendel. Die Katz- und Lastmasse wird für die Berechnung der Bewegung nicht miteinbezogen. Coulombsche und geschwindigkeitsproportionale Reibung der Katz- oder Brückenantriebe werden nicht berücksichtigt.From the DE 321 04 50 A1 a device has been known on hoists for the automatic control of the movement of the load carrier with reassurance of the pendulum of the load occurring during acceleration or deceleration of the load hanging on it during an acceleration or deceleration time interval. The basic idea is based on the simple mathematical pendulum. The cat and load mass is not included in the calculation of the movement. Coulombic and velocity-proportional friction of the cat or bridge drives are not considered.

Um einen Lastkörper schnellstmöglich vom Standort zum Zielort transportieren zu können, schlägt die DE 322 83 02 A1 vor, die Drehzahl des Antriebsmotors der Laufkatze mittels eines Rechners so zu steuern, daß die Laufkatze und der Lastträger während der Beharrungsfahrt mit gleicher Geschwindigkeit bewegt werden und die Pendeldämpfung in kürzester Zeit erreicht wird. Der aus der DE 322 83 02 A1 bekannte Rechner arbeitet nach einem Rechenprogramm zur Lösung der für das aus Laufkatze und Lastkörper gebildeten ungedämpften Zwei-Massen-Schwingungssystems geltenden Differentialgleichungen, wobei die Coulombsche und geschwindigkeitsproportionale Reibung der Katz- oder Brückenantriebe nicht berücksichtigt werden.To be able to transport a load body as quickly as possible from the location to the destination, the DE 322 83 02 A1 to control the speed of the drive motor of the trolley by means of a computer so that the trolley and the load carrier are moved during the steady drive at the same speed and the pendulum damping is achieved in the shortest possible time. The from the DE 322 83 02 A1 known computer works according to a computer program to solve the differential equations applicable to the undamped two-mass vibration system formed from trolley and load body, the coulomb and speed-proportional friction of the cat or bridge drives are not taken into account.

Bei dem aus der DE 37 10 492 A1 bekannt gewordenen Verfahren werden die Geschwindigkeit zwischen den Zielorten auf dem Weg derart gewählt, daß nach Zurücklegen der Hälfte des Gesamtweges zwischen Ausgangsort und Zielort der Pendelausschlag stets gleich Null ist.In the from the DE 37 10 492 A1 have become known methods, the speed between the destinations on the way chosen so that after covering half the total distance between the starting place and destination of the pendulum deflection is always equal to zero.

Das aus der DE 39 33 527 A1 bekannt gewordene Verfahren zur Dämpfung von Lastpendelschwingungen umfaßt eine normale Geschwindigkeits-Positionsregelung.That from the DE 39 33 527 A1 Known method for damping of load oscillations comprises a normal speed position control.

Die DE 691 19 913 T2 behandelt ein Verfahren zum Steuern der Verstellung einer pendelnden Last, bei der in einem ersten Regelkreis die Abweichung zwischen der theoretischen und der wirklichen Position der Last gebildet wird. Diese wird abgeleitet, mit einem Korrekturfaktor multipliziert und auf die theoretische Position des beweglichen Trägers addiert. In einem zweiten Regelkreis wird die theoretische Position des beweglichen Trägers mit der wirklichen Position verglichen, mit einer Konstanten multipliziert und auf die theoretische Geschwindigkeit des beweglichen Trägers aufaddiert.The DE 691 19 913 T2 deals with a method for controlling the adjustment of a swinging load, in which in a first control loop the deviation between the theoretical and the actual position of the load is formed. This is derived, multiplied by a correction factor and applied to the theoretical Position of the mobile vehicle added. In a second control loop, the theoretical position of the mobile carrier is compared with the actual position, multiplied by a constant and added to the theoretical speed of the mobile carrier.

Die aus der DE 127 80 79 A , DE 393 35 27 A1 und DE 691 19 913 T2 bekannt gewordenen Regelverfahren benötigen zur Lastpendeldämpfung einen Seilwinkelsensor. In der erweiterten Ausführung gemäß der DE 44 02 563 ist dieser Sensor ebenfalls erforderlich. Da dieser Seilwinkelsensor erhebliche Kosten verursacht, ist es von Vorteil, wenn die Lastpendelung auch ohne diesen Sensor kompensiert werden kann.The from the DE 127 80 79 A . DE 393 35 27 A1 and DE 691 19 913 T2 have become known control method need for load swing damping a cable angle sensor. In the extended version according to the DE 44 02 563 this sensor is also required. Since this rope angle sensor causes considerable costs, it is advantageous if the load oscillation can be compensated without this sensor.

Bei der DE 20 22 745 A sind für die Lastpendeldämpfung mehrere Sensoren erforderlich. So muß bei der DE 20 22 745 A zumindest eine Drehzahl und Positionsmessung der Krankatze vorgenommen werden.In the DE 20 22 745 A Several sensors are required for load swing damping. So must in the DE 20 22 745 A at least one speed and position measurement of the trolley are made.

Auch die DE 37 10 492 A1 benötigt als zusätzlichen Sensor zumindest die Katz- bzw. Brückenposition.Also the DE 37 10 492 A1 requires at least the cat or bridge position as an additional sensor.

Alternativ zu diesem Verfahren schlägt ein anderer Ansatz, der beispielsweise aus der DE 32 10 450 A1 und der DE 322 83 02 A1 bekannt geworden ist, vor, die dem System zugrundeliegenden Differentialgleichungen zu lösen und basierend hierauf eine Steuerstrategie für das System zu ermitteln, um eine Lastpendelung zu unterdrücken, wobei im Falle der DE 32 10 450 A1 die Seillänge und im Falle der DE 322 83 02 A1 die Seillänge und Lastmasse gemessen wird. Bei diesen Systemen wird jedoch die im Kransystem nicht zu vernachlässigenden Reibungseffekte der Haftreibung und geschwindigkeitsproportionalen Reibung nicht berücksichtigt.As an alternative to this method proposes another approach, for example, from the DE 32 10 450 A1 and the DE 322 83 02 A1 is known to solve the system underlying differential equations and based on a control strategy for the system to determine to suppress a load swing, in the case of DE 32 10 450 A1 the rope length and in the case of DE 322 83 02 A1 the rope length and load mass is measured. In these systems, however, the frictional effects of static friction and velocity-proportional friction, which are not negligible in the crane system, are not taken into account.

In der nicht vorveröffentlichten DE 199 20 431 A1 der Anmelder der hier vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Lastpendeldämpfung an Kranen mit einem Steueralgorithmus realisiert worden, der auf der Grundidee basiert, daß als Führungsgrößen nicht nur die Funktion der Soll-Lastposition in Abhängigkeit von der Zeit generiert werden, sondern auch die Funktion für die Soll-Lastgeschwindigkeit, Soll-Lastbeschleunigung, den Soll-Lastruck und die Ableitung des Soll-Lastruckes und in einem Vorsteuerungsblock derart gewichtet auf das Kransystem aufgeschaltet werden, daß das resultierende Gesamtsystem aus Krandynamik und Vorsteuerung geschwindigkeitstreu, beschleunigungstreu, rucktreu und treu hinsichtlich der Ableitung des Ruckes arbeitet. Als minimale Eingangsgrößen für dieses prioritätsältere aber nicht vorveröffentlichte Verfahren werden die Seillänge und die Lastmasse benötigt.In the not pre-published DE 199 20 431 A1 the applicant of the present invention, a method for load oscillation damping on cranes has been implemented with a control algorithm based on the idea that not only the function of the target load position as a function of time are generated as a guide variables, but also the function for the Target load speed, target load acceleration, the target load jerk and the derivative of the target load jerk and weighted in a pilot block so weighted be switched to the crane system, that the resulting overall system of Krandynamik and feedforward speed distribution, acceleration faithful, faithful and faithful to the derivation of the Ruckes works. As minimum input variables for this prioritized but not previously published method, the cable length and the load mass are needed.

Keines der zuvor beschriebenen Verfahren befaßt sich mit der eingangs geschilderten Problematik der Torsionsschwingungen bei der Betätigung des Drehwerks.None of the methods described above is concerned with the initially described problem of torsional vibrations in the operation of the slewing gear.

Aus der WO 97/19888 A1 ist eine Krananlage bekannt, in der die Lasten mit einer Vierseilaufhängung versehen sind. Hier wird zur Verhinderung einer Torsionsbewegung der Last zumindest eines der Seile der Vierseilaufhängung beeinflußt.From the WO 97/19888 A1 is known a crane system in which the loads are provided with a four-rope suspension. Here, to prevent torsional movement of the load, at least one of the ropes of the four-wire suspension is influenced.

Die DE 19907989 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bahnregelung von Kranen mit einer Einseilaufhängung, bei der Torsionsschwingungen um einen in Richtung der X-Koordinate ausgerichteten Rotationsvektor gedämpft werden könnenThe DE 19907989 A1 describes a method for the path control of cranes with a single-wire suspension, in which torsional vibrations can be damped about a rotational vector aligned in the direction of the X-coordinate

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Orientierung der Last in Krananlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit dem eine Last ohne Anregung von Torsionsschwingungen auf eine definierte Winkelposition gedreht werden kann und mit dem eventuell extern angeregte Torsionsschwingungen wirksam gedämpft werden können.The object of the present invention is therefore to provide a method for orienting the load in cranes according to the preamble of claim 1, with which a load without excitation of torsional vibrations can be rotated to a defined angular position and are effectively damped with the possibly externally excited torsional vibrations can.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Hier wird eine Regelung des Drehwerkes realisiert, die auf der Messung der absoluten Drehwinkelgeschwindigkeit mittels eines Gyroskopsensors und der Winkelposition der Drehachse des Drehwerkes basiert.According to the invention the object is achieved by a method with the feature combination of claim 1. Here, a control of the slewing gear is realized, which is based on the measurement of the absolute rotational angular velocity by means of a gyroscope sensor and the angular position of the axis of rotation of the slewing gear.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.Further details and advantages of the invention will become apparent from the subsequent claims to the main claim.

Demnach kann die Drehbewegung der Last und der Greifvorrichtung für die Last mit einem Gyroskopsensor erfasst werden. Da das Messignal bei verfügbaren Gyroskopsensoren teilweise stark verrauscht ist und durch Drift und Offset verfälscht wird, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Offset in einem sogenannten Störbeobachtermodul geschätzt und kompensiert. Ein Beobachter berechnet basierend auf dem idealisierten dynamischen Modell der Anordnung aus dem Sensorsignal des Gyroskopsensors die absolute Winkelstellung der Last.Thus, the rotational movement of the load and the gripping device for the load can be detected with a gyroscopic sensor. Since the measurement signal is partially noisy with available gyroscope sensors and is corrupted by drift and offset, according to a further advantageous embodiment of the invention, the offset is estimated and compensated in a so-called interference observer module. An observer computes the absolute angular position of the load based on the idealized dynamic model of the array of the sensor signal from the gyroscope sensor.

Bei der erfindungsgemäßen Regelung kann vorteilhaft ein Steueralgorithmus eingesetzt werden, bei dem in einem sogenannten Bahnplanungsmodul die Zeitfunktionen für die Sollposition, die Soll-Geschwindigkeit, die Soll-Beschleunigung, den Soll-Ruck und die Ableitung des Soll-Ruckes bildet. Diese Funktionen werden in einem Vorsteuerungsblock derart gewichtet auf das Kransystem aufgeschaltet, daß das resultierende Gesamtsystem aus Krandynamik und Vorsteuerung geschwindigkeitsgetreu, beschleunigungstreu, rucktreu und treu hinsichtlich der Ableitung des Ruckes arbeitet. Bei diesem Modell werden als zusätzlich veränderliche Parameter die Seillänge und die Lastmasse berücksichtigt. In the control according to the invention, a control algorithm can advantageously be used in which the time functions for the setpoint position, the setpoint speed, the setpoint acceleration, the setpoint jerk and the derivative of the setpoint jerk form in a so-called path planning module. These functions are so weighted in a feedforward block applied to the crane system, that the resulting overall system of Krandynamik and precontrol speed, true to the faithful, faithful and faithful to the derivative of the jerk works. In this model, the rope length and the load mass are considered as additional variable parameters.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:

1 die prinzipielle Struktur eines Krans mit Lastaufnahmemittel 1 the basic structure of a crane with load handling equipment

2: die Seilaufhängung der Steuerung und Drehachse am Lastaufnahmemittel 2 : the cable suspension of the control and rotary axis on the load handling device

3. die Gesamtstruktutur der Steuerung 3 , the overall structure of the controller

4: beispielhafte Zeitfunktionen des Bahnplanungsmoduls 4 : exemplary time functions of the path planning module

5: die Struktur des Achsreglers 5 : the structure of the axis controller

6: die Struktur des Zustandsregiers 6 : the structure of the state governor

7: die Struktur des Vorsteuerung 7 : the structure of the pilot control

8: die Struktur des Störbeobachters 8th : the structure of the observer

In 1 ist die prinzipielle Struktur eines Krans 1 mit einem Lastaufnahmemittel 3 dargestellt. Zwischen Lastaufnahmemittel 3 und Unterflasche 4 der Seilaufhängung 2 ist eine Drehachse 5 angeordnet, um die die Unterflasche der Seilaufhängung gegenüber dem eigentlichen Lastaufnahmemittel motorisch verdreht werden kann. Dadurch kann die Last um den Winkel γ gedreht werden.In 1 is the basic structure of a crane 1 with a load handling device 3 shown. Between load handling devices 3 and bottom bottle 4 the rope suspension 2 is a rotation axis 5 arranged around which the bottom block of the cable suspension with respect to the actual load-carrying means can be rotated by a motor. This allows the load to be rotated by the angle γ.

Anhand der 2 wird nun ein dynamisches Modell zur Beschreibung dieses Vorgangs hergeleitet. Der wesentliche Effekt bei der Orientierung der Last beruht darauf, daß mit der Drehachse die Unterflasche 4 der Seilaufhängung 2 gegenüber dem Lastaufnahmemittel 3 verdreht wird. Die Postition der Drehachse entspricht der Variablen c. Dadurch verdrillen sich die vier zur Krankatze nach oben laufenden Tragseile 21 entgegen der Drehrichtung der Drehachse. Die Verdrilling entspricht dem Differenzwinkel γdrill = γ – c (1) Based on 2 Now a dynamic model is derived to describe this process. The essential effect in the orientation of the load is based on the fact that with the axis of rotation of the lower bottle 4 the rope suspension 2 opposite the load handler 3 is twisted. The position of the rotation axis corresponds to the variable c. As a result, the four ropes running up to the crane trundle 21 against the direction of rotation of the axis of rotation. The Verdrilling corresponds to the difference angle γ drill = γ - c (1)

Dies führt zu einem leichten Anheben der Last. Der diagonale Abstand der Tragseile zueinander beträgt dc. Durch die Verdrilling werden die Tragseile um den Winkel φ1drill ausgelenkt.This leads to a slight lifting of the load. The diagonal distance between the suspension cables is d c . By Verdrilling the suspension cables are deflected by the angle φ 1drill .

Figure 00080001
Figure 00080001

lS entspricht hier der Länge der Tragseile 21 zwischen Hubseilwinde und Unterflasche 4.l S here corresponds to the length of the suspension ropes 21 between hoist winch and bottom block 4 ,

Dadurch wird die Last um

Figure 00080002
angehoben. Damit entsteht ein rückwirkendes Drehmoment
Figure 00080003
mit der beschleunigenden Kraft Fdrill = mLgsinφ1drill (4), wobei mL die Masse der Last ist.This will relieve the load
Figure 00080002
raised. This creates a retroactive torque
Figure 00080003
with the accelerating force F drill = m L gsinφ 1drill (4), where m L is the mass of the load.

Das Drehmoment Mdrill wird in eine gegenläufige Drehbewegung umgesetzt. Resultat ist eine Torsionsschwingung, die durch folgende Differentialgleichung beschrieben wird. Lc + ΘUc)γ ..drill = –Mdrill – Mc (5) The torque M drill is reacted in an opposite rotational movement. The result is a torsional vibration, which is described by the following differential equation. Lc + Θ Uc ) γ .. drill = -M drill - M c (5)

ΘLc ist das Trägheitsmoment bei Rotation des Effektors um die Drehachse, ΘUc ist das Trägheitsmoment bei Rotation der Unterflasche um die Drehachse, Mc ist die Rückwirkung des antreibenden Drehmomentes des Antriebs der Drehachse auf den Verdrillungswinkel γdrill. In Abhängigkeit von der Beschleunigung der Drehachse ist das antreibende Moment Mc = ΘLcc .. (6) Θ Lc is the moment of inertia when the effector rotates about the axis of rotation, Θ Uc is the moment of inertia when the lower block rotates about the axis of rotation, M c is the reaction of the driving torque of the axis of rotation to the twist angle γ drill . Depending on the acceleration of the axis of rotation is the driving moment M c = Θ Lc c .. (6)

Gl. 4 wird nun linearisiert, indem sinφ ≈ φ1drill. Damit erhält man die folgende Bewegungsgleichung

Figure 00090001
Eq. 4 is now linearized by sinφ ≈ φ 1drill . This gives the following equation of motion
Figure 00090001

Um einen Regler zu entwerfen, der die beim Drehen der Last zwangsläufig auftretenden Torsionsschwingungen unterdrückt, wird die Differentialgleichung Gl. 7 in die Zustandsraumdarstellung überführt. Als Zustandsgrößen werden der Verdrillungswinkel, die Winkelposition der Drehachse sowie deren Ableitungen definiert. Damit erhält man das folgende Zustandsraummodell: c = A c x c + B c u c y c = C c x c y mc = C mc x c (8) mit Zustandsvektor:

Figure 00100001
Eingangsmatrix:
Figure 00100002
Systemmatrix:
Figure 00100003
In order to design a regulator which suppresses the torsional vibrations which inevitably occur when the load is rotated, the differential equation Eq. 7 transferred to the state space representation. As state variables, the twist angle, the angular position of the axis of rotation and their derivatives are defined. This gives the following state space model: c = A c x c + B c u c y c = C c x c y mc = C mc x c (8) with state vector:
Figure 00100001
Input matrix:
Figure 00100002
Matrix:
Figure 00100003

Eingangsvektor: Input vector:

  • u c = c .. = c ..soll u c = c .. = c .. soll

Ausgangsmatrix der Regelgröße:Output matrix of the controlled variable:

  • C c = [1 1 0 0] C c = [1 1 0 0]

Ausgangsvektor der Regelgröße:Output vector of the controlled variable:

  • y c = γ y c = γ

Ausgangsmatrix der Meßgröße:

Figure 00110001
Output matrix of the measured quantity:
Figure 00110001

Ausgangsvektor der Meßgrößen:

Figure 00110002
Output vector of the measured quantities:
Figure 00110002

Die Dynamik der Antriebseinheit der Drehachse wird vernachlässigt. Damit kann als Eingangsvektor des Systems anstatt der Soll-Beschleunigung der Drehachse die Beschleunigung der Drehachse verwendet werden. Der Eingangsvektor der Systembeschreibung ist zugleich Ausgangsgröße des im folgenden hergeleiteten Reglers.The dynamics of the drive unit of the rotation axis is neglected. Thus, as the input vector of the system instead of the target acceleration of the axis of rotation, the acceleration of the axis of rotation can be used. The input vector of the system description is also the output variable of the subsequently derived controller.

Als Meßgrößen liegen die absolute Drehwinkelgeschwindigkeit und die Winkelposition der Drehachse vor. Die Drehwinkelgeschwindigkeit wird mit einem Gyroskopsensor erfaßt. Da dessen Meßwert durch Drift und Offset verfälscht ist, muß ein Störbeobachter die Meßdatenauswertung unterstützen. Die Position der Drehachse wird mit einem Absolutencoder erfaßt. Die Drehwinkelgeschwindigkeit der Drehachse wird durch reales Differenzieren gebildet.The measured variables are the absolute rotational angular velocity and the angular position of the rotational axis. The rotational angular velocity is detected by a gyroscope sensor. Since its measured value is corrupted by drift and offset, a disturbance observer must support the measurement data evaluation. The position of the rotation axis is detected with an absolute encoder. The rotational angular velocity of the rotation axis is formed by real differentiation.

Für den nun folgenden Entwurf von Vorsteuerung und Zustandsregelung wird die Modelldarstellung nach Gl. 8 und Gl. 9 um die Aufschaltung des Führungsgrößenvektors w c, über die Vorsteuerungsmatrix S c und die Zustandsrückführung über die Reglermatrix K c erweitert. Damit erhält man u c = S c·w cK c·x c (10) wobei Führungsgrößenvektor:

Figure 00120001
For the following design of precontrol and state control, the model representation according to Eq. 8 and Eq. 9 extended by the connection of the reference variable vector w c , via the precontrol matrix S c and the state feedback via the regulator matrix K c . This gives you u c = S c · w c - K c · x c (10) where reference variable vector:
Figure 00120001

Vorsteuerungsmatrix:Pilot control matrix:

  • S c = [KVc0 KVc1 KVc2 KVc3 KVc4] (11) S c = [K Vc0 K Vc1 K Vc2 K Vc3 K Vc4 ] (11)

Reglermatrix: Knob Matrix:

  • K c = [kc1 kc2 kc3 kc4] K c = [k c1 k c2 k c3 k c4 ]
  • wobei c ..soll,rück = –K c x c und c ..soll,vorst = S c w c in which c .. soll, back = - K c x c and c .. soll, vorst = S c w c

Zusammenfassend läßt sich die folgende Gesamtstruktur der Steuerung der Drehachse darstellen (3). Vom Bediener wird eine Zielposition γZiel beispielsweise über den Leitrechner 36 oder eine Zielgeschwindigkeit γ .Ziel beispielsweise über die Funkfernbedienung 35 vorgegeben. Im Bahnplanungsmodul 31 werden daraus die Referenzzeitfunktionen für die Sollposition γLref, die Soll-Geschwindigkeit γ .Lref , die Soll-Beschleunigung γ ..ref , den Soll-Ruck γ ...Lref und die Ableitung des Soll-Ruckes γ(V) Lref gebildet, wobei die kinematischen Beschränkungen wie die maximale Geschwindigkeit νmax, die maximale Beschleunigung amax und der maximale Ruck jmax stets eingehalten werden. In 4 sind beispielhaft generierte Referenzzeitfunktionen dargestellt, wie sie für ein ähliches System in der DE 199 20 431 A1 bereits erläutert wurden. Die Referenzzeitfunktionen sind die Ausgangssgrößen des Bahnplanungsmoduls 31 und zugleich die Eingangsgrößen für das Achsreglermodul 33, dessen Struktur in 5 näher dargestellt ist.In summary, the following overall structure of the control of the axis of rotation can be represented ( 3 ). The operator becomes a target position γ target, for example, via the host computer 36 or a target speed γ. aim for example via the radio remote control 35 specified. In the railway planning module 31 From this, the reference time functions for the setpoint position γ Lref , the setpoint speed, are calculated γ. L ref , the target acceleration γ .. ref , the target jerk γ ... Lref and the derivative of the target jerk formed γ (V) Lref, wherein the kinematic constraints such as the maximum velocity ν max, the maximum acceleration a max and the maximum jerk j max are always met. In 4 exemplary generated reference time functions are shown as they are for a similar system in the DE 199 20 431 A1 already explained. The reference time functions are the output variables of the path planning module 31 and at the same time the input variables for the axis controller module 33 whose structure is in 5 is shown in more detail.

Das Achsreglermodul besteht aus dem Vorsteuerungsmodul 51, dem Zustandsreglermodul 53 und dem Störbeobachtermodul 55. Eingangsgrößen sind die Referenzzeitfunktionen aus dem Bahnplanungsmodul, Ausgangsgröße ist die Soll-Beschleunigung der Drehachse c ..soll . Erforderliche Meßgrößen sind die Seillänge lS, die Lastmasse mL, die Position der Drehachse c und die absolute Winkelgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels γ ..The axis controller module consists of the pilot control module 51 , the state controller module 53 and the observer module 55 , Input variables are the reference time functions from the path planning module, output variable is the nominal acceleration of the axis of rotation c .. should , Required measured quantities are the rope length l S , the load mass m L , the position of the rotation axis c and the absolute angular velocity of the lifting device γ ..

Im folgenden werden nun die Module 51, 53 und 55 näher erläutert.The following are the modules 51 . 53 and 55 explained in more detail.

Der Zustandsregler 53 für die Drehachse wird nach dem Polvorgabeverfahren entworfen. Die charakteristische Gleichung des Systems mit Zustandsregler lautet det(sIA c + B c·K c) = 0 (12) The state controller 53 for the rotation axis is designed according to the Polvorgabeverfahren. The characteristic equation of the system with state controller is det (s I - A c + B c · K c ) = 0 (12)

Die gewünschte Dynamik des geregelten Systems wird über das Poynom

Figure 00130001
vorgegeben. Die rci sind so zu wählen, daß das System stabil ist, die Regelung hinreichend schnell bei guter Dämpfung arbeitet und die Stellgrößenbeschränkung bei typischen auftretenden Regelabweichungen nicht erreicht wird. Werden die Gleichungen Gl. 12 und Gl. 13 gleichgesetzt, so ergeben sich die zu bestimmenden Reglerverstärkungen kc1 bis kc4 zu
Figure 00140001
The desired dynamics of the controlled system is via the Poynom
Figure 00130001
specified. The r ci should be chosen so that the system is stable, the control operates sufficiently fast with good damping and the manipulated variable limitation is not reached for typical occurring control deviations. If the equations Eq. 12 and Eq. 13, the controller gains k c1 to k c4 to be determined result
Figure 00140001

Abhängige Systemparameter in den Reglerverstärkungen kc1 bis kc4 sind die Variablen der Lastmasse mL, des diagonalen Abstands der Tragseile dc, der Seilänge lS, des Trägheitsmoments bei Drehung um die Hochachse für das Lastaufnahmemittel ΘLc, und die Unterflasche ΘUc. Von diesen sind die Größen mL, lS, ΘLc veränderlich. Die Seillänge lS und die Lastmasse mL liegen als Meßgrößen vor. Damit kann das Trägheitsmoment ΘLc, unter der Annahme homogener Massenverteilung näherungsweise aus der Lastmasse mL über die geometrischen Abmessungen der Gitterbox abgeleitet werden. Resultierend läßt sich damit das Trägheitsmoment ebenfalls auf die Veränderung der Lastmasse zurückführen. Die veränderlichen Parameter bei der adaptiven Nachführung der Reglerverstärkungen sind damit die Lastmasse mL und die Seillänge lS. Die Struktur des Zustandsreglermoduls ist nochmals in 6 dargestellt. Die Zustandsgrößen des Verdrillungswinkels γdrill und dessen Ableitung, welche aus der Drehgeschwindigkeit γ . und der Position der Drehachse c ermittelt werden, sowie die Position der Drehachse c selbst sowie deren Ableitung werden über die Reglerverstärkungen kc1 bis kc4 auf den Stelleingang zurückgeführt. Der Anteil der Stellgröße, der durch die Rückführung determiniert ist, wird als c ..soll.rück bezeichnet.Dependent system parameters in the controller gains k c1 to k c4 are the variables of the load mass m L , the diagonal distance of the suspension cables d c , the cable length l S , the moment of inertia when rotating about the vertical axis for the load-carrying device Θ Lc , and the lower block Θ Uc . Of these, the variables m L , l S , Θ Lc are variable. The cable length l S and the load mass m L are available as measured variables. This can do that Moment of inertia Θ Lc , assuming homogeneous mass distribution are approximately derived from the load mass m L on the geometric dimensions of the grid box. As a result, the moment of inertia can also be attributed to the change in the load mass. The variable parameters in the adaptive tracking of the controller gains are thus the load mass m L and the rope length l S. The structure of the state controller module is again in 6 shown. The state variables of the twist angle γ drill and its derivative, which from the rotational speed γ. and the position of the axis of rotation c are determined, and the position of the axis of rotation c itself and its derivative are returned to the control input via the controller gains k c1 to k c4 . The proportion of the manipulated variable determined by the feedback is called c .. soll.rück designated.

Im folgenden soll nun der Entwurf des Vorsteuerungsmoduls 51 gezeigt werden. Das Bahnplanungsmodul 31 generiert die Referenzzeitfunktionen γ Lref der Soll-Winkelposition, -Winkelgeschwindigkeit, -Beschleunigung, und des -Ruckes für die Orientierung γ der Last im Arbeitsraum. Diese werden vom Achsreglermodul für die Drehachse als Führungsgrößenvektor w c interpretiert, der über die Vorsteuerungsmatrix auf den Eingang u c gegeben wird.The following is the design of the pilot module 51 to be shown. The railway planning module 31 generates the reference time functions γ Lref of the target angular position, angular velocity, acceleration, and the jerk for the orientation γ of the load in the working space. These are interpreted by the axis controller module for the rotation axis as a reference variable vector w c , which is given to the input u c via the feedforward matrix.

Zunächst wird die Übertragungsfunktion

Figure 00150001
hergeleitet. Die Auswertung von Gl. 15 führt auf eine Übertragungsfunktion mit Nennergrad entsprechend der Systemordnung von n = 4.First, the transfer function
Figure 00150001
derived. The evaluation of Eq. 15 leads to a transfer function with denominator degree according to the system order of n = 4.

Figure 00150002
Figure 00150002

Aufgrund des Nennergrads 4 von Gl. 16 ist eine Aufschaltung bis zum Grad 4 vorzusehen. Für die Vorsteuerung selbst ergibt sich deshalb nach Auswertung von Gl. 10 bzw. 11 und Transformation in den Frequenzbereich das folgende Übertragungsverhalten.Due to the denominator degree 4 of Eq. 16 is to provide a lock up to grade 4. For the precontrol itself therefore results after evaluation of Eq. 10 and 11 and transformation in the frequency domain the following transmission behavior.

Figure 00150003
Figure 00150003

Damit erhält man die folgende Gesamtübertragungsfunktion:

Figure 00160001
This gives the following total transfer function:
Figure 00160001

Zur Berechnung der Verstärkungen KV0 bis KV4 sind aufgrund des Grades 4 des Nennerpolynoms in Gl. 16 lediglich die Koeffizienten b4 bis b0 und a4 bis a0 von Interesse. Ideales Systemverhalten bezüglich Position, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung, des Ruckes und ggf der Ableitung des Ruckes ergibt sich genau dann, wenn die Übertragungsfunktion des Gesamtsystems aus Vorsteuerung und Übertragungsfunktion in ihren Koeffizienten bi und ai den folgenden Bedingungen genügt:

Figure 00160002
For the calculation of the gains K V0 to K V4 , due to the degree 4 of the denominator polynomial in Eq. 16 only the coefficients b 4 to b 0 and a 4 to a 0 of interest. Ideal system behavior with regard to position, speed, acceleration, jerk and, if necessary, the derivative of the jerk is obtained precisely if the transfer function of the overall system consisting of precontrol and transfer function satisfies the following conditions in its coefficients b i and a i :
Figure 00160002

Nach Auswertung analog zu Gl. 7–17 erhält man damit für die Vorsteuerungsverstärkungen

Figure 00170001
After evaluation analogous to Eq. 7-17 is thus obtained for the pilot control gains
Figure 00170001

Die Ausdrücke nach Gl. 20 zeigen, daß für die adaptive Nachführung der Verstärkungen in der Vorsteuerung die Systemparameter mL, dc, lS, ΘLc und ΘUc zu berücksichtigen sind. Wie beim Zustandsreglermodul wird homogene Massenverteilung angenommen und das Trägheitsmoment ΘLc näherungsweise aus der Lastmasse und den geometrischen Abmessungen der Gitterbox berechnet. Die veränderlichen Parameter bei der adaptiven Nachführung sind damit die Lastmasse mL und die Seillänge lS. Die Struktur der Vorsteuerung ist in 7 dargestellt. Eingangsgrößen sind die Referenzzeitfunktionen aus dem Bahnplanungsmodul, Ausgangsgröße ist der Anteil des Vorsteuerung c ..soll,vorst an der Stellgröße c ..soll .The expressions of Eq. 20 show that the adaptive tracking of the gains in the precontrol must take into account the system parameters m L , d c , l S , Θ Lc and Θ Uc . As with the state controller module, homogeneous mass distribution is assumed and the moment of inertia Θ Lc is calculated approximately from the load mass and the geometric dimensions of the grid box. The variable parameters in the adaptive tracking are thus the load mass m L and the cable length l S. The structure of the feedforward control is in 7 shown. Input variables are the reference time functions from the path planning module, output variable is the proportion of feedforward control c .. should, vorst on the manipulated variable c .. should ,

Zur Messung der absoluten Winkelgeschwindigkeit der Last ist auf dem Lastaufnahmemittel ein Gyroskopsensor installiert. Das Meßsignal des Sensors ist aufgrund des Meßprinzips mit einem erheblichen Offset überlagert. Der Offset auf dem Meßsignal verursacht Positionsfehler der Regelung bei der Orientierung der Last. Daher wird in einem Störbeobachter der Offsetfehler geschätzt und kompensiert. Dazu wird als Störgröße der Offsetfehler γ .Offset eingeführt. Die Störung wird als abschnittsweise konstant angenommen. Das Störmodell ist demnach γ ..Offset = 0 (21) To measure the absolute angular velocity of the load, a gyroscope sensor is installed on the load handler. The measurement signal of the sensor is superimposed on the principle of measurement with a significant offset. The offset on the measuring signal causes position errors of the control in the orientation of the load. Therefore, in an observer, the offset error is estimated and compensated. For this, the offset error is the disturbance variable γ. offset introduced. The disturbance is assumed to be constant as sections. The fault model is accordingly γ .. Offset = 0 (21)

Die Zustandsraumdarstellung des Teilmodells für die Drebachse nach Gl. 8 und Gl. 9 wird um das Störmodell erweitert. Im vorliegenden Fall wird ein vollständiger Beobachter hergeleitet. Die Beobachtergleichung für das modifizierte Zustandsraummodell lautet demnach:

Figure 00180001
wobei in Ergänzung zu Gl. 9 die folgenden Matrizen und Vektoren eingeführt werden.The state space representation of the submodel for the Drebachse according to Eq. 8 and Eq. 9 is extended by the fault model. In the present case, a complete observer is derived. The observer equation for the modified state space model is therefore:
Figure 00180001
in addition to Eq. 9 the following matrices and vectors are introduced.

Zustandsvektor:

Figure 00180002
State vector:
Figure 00180002

Eingangsmatrix:

Figure 00180003
Input matrix:
Figure 00180003

Systemmatrix:

Figure 00180004
Matrix:
Figure 00180004

Figure 00190001
Figure 00190001

Störbeobachtermatrix:

Figure 00190002
Störbeobachtermatrix:
Figure 00190002

Beobachterausgangsmatrix:

Figure 00190003
Observers output matrix:
Figure 00190003

Für den Entwurf des Beobachters wird das System nach Gl. 23 in die Beobachtungsnormalform transformiert. In Beobachtungsnormalform wird über Polvorgabe der Beobachter entworfen und anschließend das System wieder zurück transformiert. Dabei werden die Pole rcz1,2 und rcz3,4 mit einer Vielfachheit von zwei gewählt und der Pol rcz5 mit einer Vielfachheit von eins. Die Störbeobachtermatrix für den Störbeobachter 55 ist dann

Figure 00190004
For the observer's design, the system of Eq. 23 transformed into the observation normal form. In observational standard form, the observer is designed via pole specification and then the system is transformed back again. The poles r cz1,2 and r cz3,4 are chosen with a multiplicity of two and the pole r cz5 with a multiplicity of one. The observer observer matrix for the observer 55 is then
Figure 00190004

Mit der Darstellung nach Gl. 24 liegt wiederum ein analytischer Ausdruck in Abhängigkeit der Systemparamter mL, dg, lS, ΘLc vor. Für die Adaption des Störbeobechters 55 sind die Meßgrößen mL und lS erforderlich. Die Struktur des Störbeobachters 55 ist in 8 dargestellt.With the representation according to Eq. In turn, there is an analytic expression dependent on the system parameters m L , d g , l S , Θ Lc . For the adaptation of the Störbeobachter 55 the variables m and l L S are required. The structure of the observer 55 is in 8th shown.

Aus den Meßgrößen der Position der Drehachse c und der Drehgeschwindigkeit γ . des Lastaufnahmemittels wird über den Störbeobachter der Offsetfehler γ .offset ermittelt. Damit ist es möglich, den gemessenen Wert der Drehgeschwindigkeit γ . zu korrigieren und damit für den Zustandsregler den Verdrillungswinkel γdrill zuverlässig zu berechnen.From the measured variables of the position of the axis of rotation c and the rotational speed γ. of the load handling device is the offset error on the observer γ. offset determined. This makes it possible to measure the measured value of the rotational speed γ. to correct and thus reliably calculate the twist angle γ drill for the state controller .

Nachdem im vorangegangenen die einzelnen Teilmodule 51, 53 und 55 vorgestellt wurden, soll nun die Gesamtstruktur nochmals anhand 5 gezeigt werden, um die Zusammenhänge zwischen den Teilmodulen nochmals zu verdeutlichen. 5 zeigt die Struktur des Achsreglermoduls für die Drehachse des Lastaufnahmemittels. Eingangsgrößen für das Vorsteuerungsmodul 51 sind die Referenzzeitfunktionen γ Lref des Bahnplanungsmoduls 31. Aufgrund der Systemordnung n = 4 kann eine Aufschaltung bis zur Ableitung des Soll-Ruckes vorgenommen werden. Ausgangsgröße ist c ..soll,vorst . Über den Zustandsregler 53 werden die Zustandsgrößen γ, γ ., c, c . auf den Eingang als c ..soll,rück zurückgeführt. Als Meßgrößen liegen die Position der Drehachse c sowie deren durch reales Differenzieren gebildete Geschwindigkeit c . und die offsetbehaftete Drehgeschwindigkeit γ . vor. Zur Kompensation des Offsetfehlers im Gyroskopsignal wird deshalb ein Störbeobachtermodul 55 eingeführt, das den Offset γ .Offset schätzt. Anschließend wird das Meßsignal des Gyroskopsensors vor Aufschalten auf den Zustandsregler und vor dessen Integration zur Ableitung des Positionssignals γ um diesen geschätzten Offset korrigiert. Daher ist für die Funktion des Zustandsreglermoduls 53 in diesem Fall der Störbeobachter 55 zwingend erforderlich. Ausgangsgröße des Achsreglermoduls ist die Sollbeschleunigung der Drehachse c ..soll .After in the previous the individual submodules 51 . 53 and 55 were introduced, the entire structure should now be compared again 5 be shown to clarify the relationships between the sub-modules again. 5 shows the structure of the axis controller module for the axis of rotation of the lifting device. Input variables for the pilot control module 51 are the reference time functions γ Lref of the path planning module 31 , Due to the system order n = 4, a connection can be made up to the derivation of the target jerk. Output is c .. should, vorst , About the state controller 53 become the state variables γ, γ., c, c. on the entrance as c .. shall, return recycled. The measured variables are the position of the axis of rotation c and the speed c formed by real differentiation. and the offset rotational speed γ. in front. To compensate for the offset error in the gyroscope signal is therefore a Störbeobachtermodul 55 introduced that the offset γ. offset underestimated. Subsequently, the measuring signal of the gyroscope sensor is corrected by this estimated offset prior to switching to the state controller and before its integration for deriving the position signal γ. Therefore, for the function of the state controller module 53 in this case, the observer 55 absolutely necessary. Output variable of the axis controller module is the nominal acceleration of the axis of rotation c .. should ,

Claims (7)

Verfahren zur Orientierung der Last in Krananlagen (1), bei dem die an Seilen aufgehängte Last um einen bestimmten absoluten Winkel (γ) mit einem Drehwerk, das zwischen der an der Seilaufhängung (2) angeordneten Unterflasche (4) und dem Lastaufnahmemittel (3) angeordnet ist und zum Drehen der Last dient, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung für das Drehwerk Torsionsschwingungen der Last unterdrückt, wobei als Eingangsgröße die absolute Drehwinkelgeschwindigkeit (γ .) über einen Gyroskopsensor gemessen wird, die Winkelposition (c) des Drehwerks und die Seillänge (lS) gemessen werden und auf den Stelleingang zurückgeführt werden.Method for orienting the load in crane installations ( 1 ), in which the load suspended on ropes is shifted by a certain absolute angle (γ) with a slewing gear which is suspended between the cable suspension ( 2 ) arranged lower bottle ( 4 ) and the load handling device ( 3 ) And,) the angular position is used to rotate the load characterized in that a control for the slewing gear torsional vibrations of the load is suppressed, using as input the absolute rotational angular velocity (γ, a gyroscopic sensor is measured, (c) of the rotating mechanism and the cable length (l S ) are measured and returned to the control input. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung für das Drehwerk die Last auf einen vorgegebenen Solldrehwinkel positioniert.Method according to Claim 1, characterized in that the regulation for the slewing gear positions the load at a predetermined desired rotational angle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung der Seillänge (lS) und der Lastmasse (mL) in einem Bahnplanungsmodul (31) die Zeitfunktionen mindestens eine der Größen der Soll-Winkelposition, Soll-Winkelgeschwindigkeit, Soll-Winkelbeschleunigung und des Soll-Winkelruckes und der Ableitung des Ruckes für die Orientierung γ der Last im Arbeitsraum gebildet werden und diese in einem Vorsteuerungsblock (51) eines Achsreglermoduls (33) mit Vorsteuerungsverstärkungen KVi so gewichtet werden, daß die Koeffizienten der resultierenden Übertragungsfunktion aus Krandynamik und Vorsteuerung der Form
Figure 00220001
den folgenden Bedingungen genügt
Figure 00220002
Method according to one of claims 1 to 2, characterized in that, taking into account the cable length (l S ) and the load mass (m L ) in a railway planning module ( 31 ) the time functions are formed at least one of the variables of the desired angular position, desired angular velocity, desired angular acceleration and the desired angular pressure and the derivative of the jerk for the orientation γ of the load in the working space and these in a pilot control block ( 51 ) of an axis controller module ( 33 ) are weighted with feedforward gains K Vi so that the coefficients of the resulting transfer function from Krandynamik and feedforward of the form
Figure 00220001
the following conditions are sufficient
Figure 00220002
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Übertragungsfunktion festegelegten Vorsteuerungsverstärkungen in Abhängigkeit der Lastmasse (mL) und der Seillänge (lS) berechnet werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the solid defined by the transfer function control amplifications as a function of the load mass (m L) and the cable length (l S) are calculated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnplanungsmodul die Zeitfunktionen der Sollposition (γLref), der Soll-Geschwindigkeit ( γ .Lref ), der Soll-Beschleunigung ( γ ..Lref ) und des Soll-Ruckes ( γ ...Lref ) unter Berücksichtigung der kinematischen Beschränkungen erzeugt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the path planning module the time functions of the target position (γ Lref ), the target speed ( γ. L ref ), the target acceleration ( γ .. Lref ) and the target jerk ( γ ... Lref ), taking into account the kinematic constraints. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnplanungsmodul auch die Zeitfunktion für die Ableitung des Soll-Ruckes (γ(IV) Lref) erzeugt.Method according to Claim 4, characterized in that the path planning module also generates the time function for deriving the desired jerk (γ (IV) Lref ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Messsignal des Gyroskopsensors auftretender Offset auf dem Messsignal in einem Störbeobachtermodul (55) aufgrund Schätzung und Kompensierung des Offset-Fehlers beseitigt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that an offset occurring in the measuring signal of the gyroscope sensor on the measuring signal in an interference observer module ( 55 ) is eliminated due to estimation and compensation of the offset error.
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